About work and energy
Suppose we assume the concept of force and Newton second law. Suppose a constant force over a little displacement of a particle, we want to know how the quantity
and since
and treating
This leads us to define
For some kind of forces (everyone, if we are immersed in fundamental physics), the work done displacing a particle along a curve only depends on initial and final point. If we fix an initial point
And so
We call
From second Newton law (multiplied by
Integrating:
that is to say, the conservation of energy:
Conclusion: We begin by believing Newton ideas, basically "force" idea and second Newton law. They seems intuitive (relatively, at least) because of our every day life. But if we apply maths to them, we are led to equations like (kinetic) and (potencial) that suggest that we must also put names to other quantities because they emerge in different places:
In other words:
Para Newton el escenario donde ocurre todo es un mundo de 3 dimensiones reales, un espacio en el sentido de Euclides. El tiempo es un "medio" gracias al cual todo va cambiando. Ahí tenemos partículas (podrían ser átomos), fuerzas, etcétera, y hay propiedades que hemos observado o deducido. De las fuerzas lo único que sabemos es que existen, pero no por qué. Se parte de tres leyes que hacen referencia al concepto de "fuerza" como un objeto vectorial. Ello da solución a muchos problemas físicos, pero a través de construcciones altamente complicadas con cálculos de vectores. El concepto de energía surge después como un "potencial" para (una capacidad de) desarrollar una "fuerza", y viene a explicar el por qué de la existencia de esta última (lo que seguiría sin quedar claro es por qué hay "potenciales"). Es decir, la energía potencial se entiende como algo cuyo gradiente origina la fuerza (campos de fuerza). And the conservation of energy substitute to Newton second law.
After this, when we are used to this more abstract concepts, when we even begin to have an intuition about what energy IS in reality, we give another jump in abstraction and go up to Lagrangian Mechanics.